在过去的十年里,转基因(GM)作物的传播速度比犁发明以来的任何农业技术都要快。在2006年种植的近2.5亿英亩转基因作物中,约有1.73亿英亩的玉米、棉花和大豆等作物经过基因改造,可以抵抗除草剂草甘膦(商品名:农达™)。通过拼接一个使作物能够抵抗这种植物杀手的基因,农民可以随意使用它,从而降低成本并减少耕作的需要。但这种成功也加速了杂草(如巨型豚草(Ambrosia trifida))进化成对除草剂具有先天抗性的品种,从而为自身的毁灭埋下了种子。
现在,内布拉斯加大学的研究人员成功地改造了作物,使其能够抵抗另一种除草剂——麦草畏,这种除草剂可以根除“有害杂草”,研究人员在《科学》杂志上报告说。“我们现在可以在许多不同的植物上喷洒麦草畏,并且没有任何可见的症状,”该论文的资深作者、植物分子生物学家唐纳德·威克斯说。“即使我们提高喷洒量,仍然没问题。”
研究人员首先分离出一种可以分解麦草畏的土壤细菌,麦草畏是一种通过模仿植物激素并导致阔叶植物失控生长来发挥作用的除草剂,就好像它的每个细胞都变成了癌细胞一样。“植物会把自己生长至死,”威克斯解释说。“你会看到扭曲的叶子和茎。植物的组织结构变得如此混乱,以至于植物无法再正常吸收营养。”
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
细菌恶臭假单胞菌(菌株DI-6)可以快速分解麦草畏,这就是为什么玉米和小麦等禾本科植物的种植者长期以来一直使用这种除草剂来控制阔叶杂草的原因;它不会在土壤中积累。但是,由于阔叶杂草和阔叶作物非常相似,因此直到现在,它才不能用于大豆等植物。
研究人员使用一种侵袭花生植物的病毒将麦草畏解除基因带入烟草植物等其他植物的细胞中。烟草植物对这种除草剂非常敏感,每英亩仅需千分之一磅即可使其死亡。但威克斯说,有了产生分解麦草畏的酶的新基因,烟草植物可以抵抗每英亩高达20磅的喷洒量。
更重要的是,在过去的三年里,研究人员已经在内布拉斯加州成功种植了抗麦草畏的大豆和其他阔叶作物。这些植物在它们的叶绿体(细胞中负责光合作用的细胞器)中携带遗传信息,这似乎使得产生的酶在分解麦草畏方面非常有效。“这种酶能够降解任何喷洒在植物上并渗透到各个细胞中的麦草畏,”威克斯说。但是,“它为何如此有效,我们仍在研究。”
这项技术已授权给农业技术公司孟山都,最早可在三年内提供给农民(有待美国农业部、环境保护署和食品药品管理局的批准)。
当它确实到达田野时,它很可能会作为所谓的“堆叠”种子的一部分出现,这种种子具有多种内置的基因改造。“孟山都很可能会将我们的基因与农达™抗性基因堆叠在一起,”威克斯说,这样农民就可以在两种除草剂之间轮换使用,从而杀死任何对其中一种产生抗性的杂草。而且它很可能不会是唯一的。“我们将看到植物具有抗旱性、新的抗虫性和改善的营养,”他补充说。“所有这些都必须堆叠到作物植物中。”